Phân tích những bài học kinh nghiệm trong việc xây dựng hệ thống thoát nước ở thành phố hồ chí minh giai đoạn 1995 2010,luận văn thạc sỹ kỹ thuật hạ tầng đô thị

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGUYỄN ĐỨC TRỌNG PHÂN TÍCH NHỮNG BÀI HỌC KINH NGHIỆM TRONG VIỆC XÂY DỰNG HỆ THỐNG THỐT NƯỚC Ở TP HỒ CHÍ MINH GIAI ĐOẠN 1995-2010 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGUYỄN ĐỨC TRỌNG PHÂN TÍCH NHỮNG BÀI HỌC KINH NGHIỆM TRONG VIỆC XÂY DỰNG HỆ THỐNG THỐT NƯỚC Ở TP HỒ CHÍ MINH GIAI ĐOẠN 1995-2010 CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT HẠ TẦNG ĐÔ THỊ MÃ SỐ : 60.58.22 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS BÙI ĐỨC CHÍNH HÀ NỘI - 2014 i LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ long biết ơn chân thành sâu sắc đến Thầy hướng dẫn PGS.TS Bùi Đức Chính tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, động viên thường xuyên, tạo điều kiện thuận lợi có nhiều dẫn khoa học có giá trị cao cho nội dung nghiên cứu luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn giúp đỡ Thầy, đồng nghiệp công tác Bộ môn Giao thông công chánh, trường Đại học Giao thong vận tải sở II Xin chân thành cảm ơn quan tâm, động viên, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi Ban Lãnh đạo Trường, Lãnh đạo khoa, Viện, Phịng, ban q trình thực luận văn Do nhận thức chuyên môn lĩnh vực nghiên cứu chưa sâu sắc, thiếu kinh nghiệm nghiên cứu khoa học, luận văn không tránh khỏi thiết sót Tác giả mong nhận ý kiến đóng góp, xây dựng từ phía q thầy cơ, chuyên gia bạn đồng nghiệp để nội dung luận văn hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Học viên Nguyễn Đức Trọng ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .i DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC HÌNH ẢNH .viii MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .3 1.1 Tổng quan trạng hệ thống thoát nước TP Hồ Chí Minh 1.1.1 Điều kiện tự nhiên 1.1.2 Thực trạng việc qui hoạch hệ thống nước TP.Hồ Chí Minh : .9 1.1.3 Thực trạng việc xây dựng hệ thống nước TP.Hồ Chí Minh : 15 1.2 Những vấn đề tồn hệ thống nước TP Hồ Chí Minh 22 1.2.1 Hiện trạng ngập úng TP.Hồ Chí Minh 22 1.2.2 Cơng trình nước TP Hồ Chí Minh chưa sử dụng lạc hậu 26 1.2.3 Hệ thống cống nước TP Hồ Chí Minh gánh nhiều loại chất thải28 1.2.4 Hệ thống thoát nước vừa thiếu, vừa yếu 29 1.2.5 Hệ thống hố ga bị xâm hại 30 1.2.6 Hệ thống xử lý nước thải TP Hồ Chí Minh thiếu chưa đạt yêu cầu 31 1.2.7 Nước thải ô nhiễm tràn lan 32 1.2.8 Thi công chống ngập TP Hồ Chí Minh gây ngập .34 1.3 Sự cần thiết để nghiên cứu đề tài .37 CHƯƠNG PHÂN TÍCH CÁC BÀI HỌC KINH NGHIỆM TRONG VIỆC XÂY DỰNG HỆ THỐNG THỐT NƯỚC Ở TP HỒ CHÍ MINH GIAI ĐOẠN 1995 ĐẾN 2010 38 2.1 Các học kinh nghiệm việc qui hoạch thực qui hoạch hệ thống thoát nước Thành phố.HCM .38 2.1.1 Nguyên nhân gây ngập úng 38 2.1.2 Các sai lầm việc qui hoạch hệ thống nước TP Hồ Chí Minh.46 2.2 Các học học kinh nghiệm thiết kế hệ thống thoát nước dự án thoát nước Thành phố 52 2.2.1 Thiết kế dựa số liệu lạc hậu 52 iii 2.2.2 Không lường hết diễn biến mưa, triều cường 55 2.3 Các học học kinh nghiệm việc thi công hệ thống thoát nước dự án thoát nước Thành phố 56 2.3.1 Ảnh hưởng công nghệ thi công đến đời sống đô thị 56 2.3.2 Ảnh hưởng tiến độ thi công đến đời sống đô thị : 57 2.3.3 Ảnh hưởng biện pháp thi công đến đời sống đô thị : 60 2.3.4 Ảnh hưởng chất lượng xây dựng cơng trình nước đến đời sống đô thị .62 2.4 Các học kinh nghiệm việc quản lý khai thác hệ thống nước TP Hồ Chí Minh 66 2.4.1 Bất cập quản lý hệ thống thoát nước ảnh hưởng đến đời sống đô thị 66 2.4.2 Cơng trình nước chủ yếu tập trung vốn ODA ngân sách nhà nước .68 CHƯƠNG MỘT SỐ ĐỀ XUẤT GĨP PHẦN HỒN THIỆN HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC CỦA TP.HCM .70 3.1 Các đề xuất qui hoạch thực qui hoạch 70 3.1.1 Thay đổi hướng phát triển thành phố 70 3.1.2 Cần quy hoạch tổng thể với chế điều phối cấp vùng 71 3.1.3 Định hướng Qui hoạch thoát nước tối ưu dự kiến cho vùng thoát nước .71 3.1.4 Nghiên cứu đề xuất hồ điều hòa 74 3.1.5 Giải pháp cụ thể cho TP.HCM 76 3.1.6 Xây cống chống ngập 78 3.1.7 Xây đê bao 79 3.2 Các đề xuất thiết kế hệ thống thoát nước Tp HCM 80 3.2.1 Các giải pháp chung thiết kế .80 3.2.2 Thay đổi mơ hình mạng lưới thoát nước 81 3.2.3 Thoát nước xử lý nước thải bền vững cho Tp.HCM 86 3.2.4 Thoát nước bề mặt bền vững cho TP.HCM (SUDS) 86 3.2.5 Thu gom tái sử dụng nước mưa 87 3.2.6 Ứng dụng phần mềm Hwase tính tốn đường ống nước 89 iv 3.3 Các đề xuất công nghệ xây dựng cơng trình nước phù hợp .90 3.3.1 Áp dụng phương pháp đào hở phù hợp cho công trình nước Tp Hồ Chí Minh 90 3.3.2 Các giải pháp bảo vệ thành hố đào 91 3.3.3 Công nghệ kích đẩy ống 92 3.4 Các đề xuất quản lý khai thác bảo trì hệ thống nước TP.HCM .97 3.4.1 Khắc phục bất cập quản lý 97 3.4.2 Cơ chế, sách tài 98 3.4.3 Giải pháp công nghệ cảnh báo, giám sát ngập ô nhiễm cho TP Hồ Chí Minh 103 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO 113 v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TP Hồ Chí Minh : Thành phố Hồ Chí Minh QHC : Qui Hoạch Chung ICEM : In ternational Council for Educationnal Media (Hội đồng quốc tế giáo dục truyền thông) BĐKH : Biến đổi khí hậu UBND : Ủy ban nhân dân NN-PTNN : Nông Nghiệp – Phát triển nông thôn IPCC : Intergovernmental Panel on Climate Change (Ủy ban Liên phủ Thay đổi khí hậu ) OECD : Organization for Economic Co-operation and Development (Tổ chức Hợp tác Phát triển kinh tế OECD ) BĐKH : Biến đổi khí hậu JICA : Japan International Cooperation Agency (Cơ quan hợp tác quốc tế Nhật Bản) GTCC : Giao thông công chánh COD : Chemical Oxygen Demand ( Nhu cầu oxy hóa học) BOD : Biochemical oxygen Demand (Nhu cầu oxy sinh hóa) TTCN : Trung tâm chống ngập KCN : Khu công nghiệp ODA : Official Development Assistance (Nguồn viện trợ phát triển) HĐND : Hội đồng nhân dân TNHH : Trách nhiệm hữu hạn GTVT : Giao thông vận tải NSNN : Ngân sách nhà nước CTR : Chất thải rắn NN&PTNT : Nông nghiệp phát triển nông thôn TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam SUDS : Sustainable Urban Drainage Systems (Thoát nước bề mặt vi bền vững cho đô thị) SCADA : Supervisory Control And Data Acquisition (hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu) GIS : Geographic information system ( Hệ thống thong tin địa lý) PLC : Programmable Logic Controller (Thiết bị điều khiển lập trình) CPU : Central Processing Unit ( Bộ xử lý trung tâm ) vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Khoảng cách từ biển tới cửa đổ nước sông: 12 Bảng Danh sách điểm gây ngập nặng địa bàn TP Hồ Chí Minh tính đến thời điểm năm2013: 24 Bảng 1: Số trận mưa có lưu lượng > 100mm 38 Bảng 2: Lượng mưa năm (Trạm Tân Sơn Hòa) mm 39 Bảng 1: Qxả qua cơng trình (Tài liệu Viện QHTL) 78 Bảng 2: Chiều dài tuyến đê bao TP.HCM 80 Bảng 3.3 So sánh khía cạnh mặt mơi trường phương pháp thi công lắp đặt cống đào hở kích ống 93 viii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Chợ Bến thành, hình ảnh tượng trưng cho TP Hồ Chí Minh Hình Những mưa Sài Gòn thật lãng mạn gây nhiều vấn đề xã hội cho Thành phố Hình :Sơng Sài Gịn nhìn từ cao Hình 1.4: Mạng lưới nước hữu TP.Hồ Chí Minh 10 Hình 5: Bản đồ qui hoạch vùng nước TP.Hồ Chí Minh 15 Hình 6: Nhà dân ven kênh Tân Hóa - Lị Gốm giải tỏa để thực dự án 19 Hình 7: Dự án kênh Ba Bò chậm tiến độ vướng đền bù giải tỏa Cơng trình xây dựng hệ thống nước đường Nơ Trang Long 21 Hình 8: Các cơng trình xây dựng hệ thống nước cơng nghệ đào hở 21 Hình 9: Lắp đặt đường ống nước D1500 băng qua QL1, nối đường Lê Trọng Tấn - Nguyễn Thị Tú (Q Bình Tân) cơng nghệ kích ống 22 Hình 10: Thống kê số vị trí ngập nước Quận vùng trung tâm Quận vùng ngoại vi 23 Hình 11: Dự báo phạm vi ngập cực đoan TP Hồ Chí Minh đến năm 2050 25 Hình 12 :Dự án "rùa" tiếp tục hành dân 27 Hình 1.13: Người dân thải nước sinh hoạt mương thoát 29 Hình 1.14: Hố ga ngập rác 30 Hình 15: Nước xả trực tiếp xuống kênh gây ô nhiễm 31 Hình 16:Một số kênh rạch Quận Thủ Đức, TP Hồ Chí Minh phải tiếp nhận 33 Hình 1.17: Kênh Ba Bò (Quận Thủ Đức) thu gom nước thải độc hại tống thẳng sơng Sài Gịn 34 Hình 18:Chỉ với lượng mưa khoảng 50mm, nhiều tuyến đường TP Hồ Chí Minh ngập 30-40cm 35 Hình 1: Số lần mực nước cao Phú An vượt qua mức TP Hồ Chí Minh (Nguồn: Hồ Long Phi 2010) 40 Hình 2: Biểu đồ lưu lượng lũ từ năm 1985 đến 2005 41 Hình 3: Q trình thị hóa Thành phốHCM (Nguồn: Nikken Sekkei, 2007) 43 Hình 4:Một số hộ dân hai bên bờ rạch xả rác xây cất nhà lấn chiếm thu hẹp bề rộng rạch hữu Rạch Bến Chùa, Q.9 44 Hình 2.5: Người dân đổ bê tông cốt thép làm cầu qua lại lấn chiếm rạch Rạch nhánh đường Cộng Hịa, Q.Tân Bình 45 Hình 6: Đường Nguyễn Chế Nghĩa, Q.8, nhà dân xây dựng tuyến cống hầm ga 45 99  Từng bước tăng mức thu phí nước để đảm bảo chi phí cho hoạt động quản lý, vận hành, tu, bảo dưỡng hệ thống nước Đặc biệt thị có sử dụng nguồn vốn ODA đầu tư xây dựng hệ thống thoát nước xử lý nước thải  Để đầu tư đồng hệ thống nước thị, cần phải có nguồn vốn lớn để thực Cần có sách để thị tiếp cận nguồn vốn ODA, nguồn hỗ trợ ngân sách Trung ương, nguồn vốn phi tập trung, trường hợp, điều kiện, dự án cụ thể, cần bổ sung thêm nguồn vốn vay từ nguồn tài Nhà nước, tổ chức, cá nhân nước để thực với bảo lãnh UBND Thành phố 3.4.2.1 Thốt nước thị : Từ quản trị tài sản sang cung ứng dịch vụ Trong quan niệm truyền thống quyền thị, hệ thống nước thị bao gồm tuyến cống rãnh, ao hồ kênh mương mà việc quản lý tương đối đơn giản, không cần nhiều kiến thức kỹ thuật Thế ngày diện tích thị ngày lớn, tỷ lệ bao phủ dịch vụ ngày tăng, nhu cầu tiếp cận dịch vụ người nghèo cần đáp ứng, yêu cầu bảo vệ môi trường ngày chặt chẽ, nhiều công nghệ phức tạp áp dụng, chi phí ngân sách cho nước ngày phình to ra, cách quản lý truyền thống theo phương thức quản trị tài sản quyền thị lĩnh vực nước khơng cịn thích hợp nữa, cần đổi chuyển sang phương thức cung ứng dịch vụ thoát nước dựa nguyên tắc thương mại 3.4.2.2 Quản lý thoát nước theo phương thức quản trị tài sản Hệ thống nước thị Việt Nam hình thành từ thời kỳ thuộc địa, bị chiến tranh phá hoại nhiều, khôi phục lại sau nước tái thống năm 1975, phát triển đáng kể thập kỷ vừa qua, đất nước chuyển sang kinh tế thị trường Đặc điểm hệ thống nước tập trung tồn thị, dùng chung đường cống cho nước mưa nước thải, doanh nghiệp nhà nước quản lý Nước thải sinh hoạt phần lớn lắng lọc sơ bể xí tự hoại xả thẳng khơng qua xử lý vào nơi tiếp nhận (sông suối, hồ, biển) Gần có thị xây trạm xử lý nước thải 100 Phương thức quản lý nước thị khơng khác nhiều kể từ thời thuộc địa Sự thay đổi lớn máy quản lý chuyển từ đơn vị nghiệp thành doanh nghiệp Tại thành phố lớn, doanh nghiệp thoát nước UBND Tỉnh thành lập trực thuộc Sở Xây dựng Tỉnh, cịn thị khác UBND Thị xã thành lập quản lý Tỷ lệ hộ đấu nối vào hệ thống thấp, khoảng 60~70% Chi phí đấu nối người sử dụng dịch vụ chi trả Dịch vụ thoát nước thị cung ứng miễn phí, trừ nước công nghiệp Chỉ từ năm 2004 bắt đầu thu phí nước thải sinh hoạt với mức phí thấp Dịch vụ hút bùn bể xí tự hoại phải trả tiền phần lớn khu vực tư nhân cung ứng Quản lý hệ thống nước thị ngày có nội dung bao quát từ quy hoạch phát triển, đầu tư, thiết kế , xây dựng đến làm đường cống, quét dọn rãnh nước mưa, nạo vét kênh mương, sửa chữa định kỳ khơng định kỳ Hầu hết chi phí cho quản lý thoát nước ngân sách tỉnh ngân sách đô thị cấp Mục tiêu quản lý chủ yếu nhằm bảo đảm tuổi thọ thiết kế cơng trình trì trạng thái thơng suốt khơng bị tắc nghẽn tuyến đường cống kênh mương Phương thức quản lý bộc lộ nhược điểm sau:  Do khơng thu phí nước thải sinh hoạt trực tiếp từ người sử dụng dịch vụ nên khơng nhạy cảm với nhu cầu họ Cịn người sử dụng khơng nhận thức rõ nhu cầu chi phí để làm dịch vụ, nên khơng quan tâm đến vận hành hệ thống thoát nước bảo vệ giữ dìn nó, ngoại trừ xẩy lụt lội lúc có mưa to hay nơi tiếp nhận nước thải (kênh mương, hồ, sông suối, dải nước ven bờ biển) tầng nước ngầm bị nhiễm  Vì nguồn thu từ phí nước thải không đáng kể nên việc vận hành hệ thống thoát nước chủ yếu phải dựa vào nguồn vốn ngân sách địa phương, ngân sách địa phương lại thiếu hụt riêng lĩnh vực dịch vụ hạ tầng thơi cịn phải trợ cấp cho cấp nước giao thơng cơng cộng phí dịch vụ thấp, cho loại hình dich vụ cơng cộng khơng thu phí, hè đường, chiếu sáng công cộng, công viên xanh v.v Do khơng đủ kinh phí vận hành bảo trì nên hệ thống nước bị xuống cấp nhanh chóng 101  Các khu vực người nghèo thị thường có đường xá quanh co chật hẹp, khơng có hệ thống nước, nên nước mưa nước thải xả thẳng vào ao hồ kênh mương cạnh Chính quyền thị có xu hướng xóa bỏ khu “ổ chuột” để thay khu thị đại, chưa có dự án tái phát triển cơng ty nước lại khơng quan tâm đến khu vực chưa có hệ thống nước cần quản lý! Mấy năm gần đây, nhiều thành phố, thị xã với tài trợ Ngân hàng Thế giới thực chương trình nâng cấp thị bắng cách khuyến khích hộ dân hiến đất để nắn thẳng mở rộng đường cho xe cứu hỏa vào, đặt đèn đường xây cống rãnh thoát nước hai bên đường Chương trình thành cơng kinh nghiệm lại chưa nhân rộng thiếu tiền  Số người đến không gian công cộng đô thị Khu thương mại trung tâm, đường phố, chợ, vườn hoa, nhà ga, bến xe… ngày tăng nhanh nơi lại thiếu nhà vệ sinh công cộng  Do đô thị phát triển nhanh, lượng nước thải tăng nhanh xả thẳng vào nơi tiếp nhận mà không qua xử lý, nên môi trường nước đô thị sở mà khu vực hạ lưu sông bị ô nhiễm ngày nghiêm trọng  Hệ thống thoát nước thường phát triển chậm hệ thống cấp nước cấp điện, tỷ lệ bao phủ dịch vụ thấp nhiều Ngun nhân quyền thị người dân cho nước cịn đợi cấp điện cấp nước không, mà quên phát triển lệch pha hệ thống hạ tầng gây tốn nhiều phát triển đồng Phương thức quản lý hệ thống nước thị hành nước ta gọi quản trị tài sản lấy tài sản thực, tức sở vật chất hệ thống thoát nước, làm đối tượng quản lý, tiến hành đăng ký tài sản, khai thác bảo trì tài sản theo tiêu chuẩn kỹ thuật, thu thập thơng tin, chi có hiệu phạm vi kinh phí cấp, đạt tiêu phục vụ giao Phương thức quản lý rõ ràng trở nên lạc hậu, không phù hợp với tư phát triển đô thị đại coi trọng tính bền vững cơng xã hội, gây trở ngại cho phát triển nước thị nước ta tương lai theo xu hướng tiên tiến giới 102 3.4.2.3Chuyển quản lý thoát nước sang phương thức cung ứng dịch vụ Trong phương thức quản trị tài sản đặt trọng tâm vào hoạt động xây dựng, vận hành bảo trì sở vật chất hệ thống nước phương thức cung ứng dịch vụ lại quan tâm đến việc quản lý hệ thống thoát nước theo nguyên tắc thương mại với bốn đặc trưng sau:  Có mục tiêu rõ ràng quán tập trung vào cung ứng dịch vụ  Quan tâm đến tuổi thọ thực tế cơng trình, bao gồm tuổi thọ kinh tế, giới hạn hiệu kinh tế vận hành, tuổi thọ dịch vụ kéo dài đến vận hành khai thác khơng cịn đạt tiêu kỹ thuật  Quản lý tự chủ với trách nhiệm giải trình kết  Độc lập tài Để chuyển quản lý nước sang phươpng thức cung ứng dịch vụ quyền đô thị phải đối mặt với thách thức sau đây:  Doanh nghiệp hóa triệt để tổ chức nghiệp thị chính, tức doanh nghiệp phải kiếm đủ thu nhập để chi cho hoạt động tự chủ tổ chức quản lý biên chế  Có sách định giá dịch vụ đảm bảo độc lập tài cho doanh nghiệp  Chính quyền thị ký hợp đồng đặt hàng cung ứng dịch vụ với doanh nghiệp Các thách thức nói thực gắn chặt với nhau: có định giá dịch vụ có điều kiện ký kết hợp đồng cung ứng dịch vụ, mà có ký hợp đồng doanh nghiệp hoạt động theo nguyên tắc thương mại Như khâu khởi đầu then chốt định giá dịch vụ Giá dịch vụ bao gồm hai phần chính: Phần A cho khấu hao để thu hồi vốn đầu tư, phần B cho chi phí vận hành bảo trì hệ thống cộng với lợi nhuận định mức Trên nguyên tắc người tiêu dùng trả đầy đủ cho bên cung ứng dịch vụ hai phần A B phần lớn nước phát triển, việc áp dụng nguyên tắc nước phát triển Việt Nam khó thực phải xét đến khả chi trả (ability to pay) nguyện vọng chi trả (willingness to pay) thấp người tiêu dùng dịch vụ Xu hướng chung người tiêu dùng trả phần B cịn ngân sách thị gánh chịu toàn phần A 103 Người tiêu dùng chi trả phí dịch vụ nước theo ngun tắc “kẻ gây nhiễm chi trả” (polluter pays principle), cịn người tiêu dùng nước thải qua xử lý chi trả theo nguyên tắc “người hưởng lợi chi trả” (beneficiary pays principle) Doanh nghiệp tự hạch toán kinh doanh phần thu Do có quan hệ trực tiếp với người tiêu dùng nên quản lý nước thị theo phương thức cung ứng dịch vụ nên nhạy bén với nhu cầu họ, lại thuận lợi cho việc tổ chức thoát nước phân tán khu đô thị rải rác ven nội quan tâm xử lý nước thải tồn trữ nước mưa để tái sử dụng Quản lý theo phương thức cung ứng dịch vụ mở đường cho việc áp dụng Hợp tác Nhà nước-tư nhân PPP ngành thoát nước đô thị Căn vào Hợp đồng PPP, chẳng hạn dạng BOT, bên cung ứng dịch vụ thu phí phần A từ quyền thị thu phần B trực tiếp từ người tiêu dùng Nguồn tài để quyền chi trợ cấp phần A cho người tiêu dùng lấy từ ngân sách địa phương phần từ nguồn trợ cấp Chính phủ Hàn Quốc từ năm 1992 thực Chương trình trợ cấp địa phương, dùng nguồn thu thuế đồ uống (liquor tax) để tài trợ cho số loại dự án đầu tư hạ tầng địa phương, có dự án xử lý nước thải thị Đó kinh nghiệm hay cho nước ta tham khảo 3.4.3 Giải pháp công nghệ cảnh báo, giám sát ngập ô nhiễm cho TP Hồ Chí Minh 3.4.3.1 Mạng lưới giám sát hữu Hiện chưa có mạng lưới giám sát cảnh báo ngập TP Hồ Chí Minh ngoại trừ trạm đo mưa trạm đo mực nước khu vực vùng phụ cận Đài Khí tượng Thủy văn Nam Bộ chưa kết nối với Công việc giám sát đánh giá tình trạng ngập Chi cục Thủy lợi thành phố phải thực thủ công với nhân viên đo đạc mức độ ngập diện tích ngập để làm báo cáo thống kê tình hình ngập sau trận mưa lũ, ngập triều Tuy nhiên có mạng lưới giám sát chất lượng nước Chi cục Môi trường thành phố lấy mẫu phân tích định kỳ trạm cịn thưa thiếu nhiều thông số kể mực nước, chưa kết nối trực tuyến mà phải thực thủ cơng Mức độ xác khơng kịp thời ảnh hưởng cho cơng tác phịng chống ngập cảnh báo thành phố 104 Việc xây dựng hệ thống thông tin sở hạ tầng GIS chưa thực hiện, nên thơng tin đường nước hệ thống kênh rạch hữu thay đổi theo thời gian khơng cập nhật gây khó khăn cho công tác quản lý tu sửa chửa Vì thiếu thơng tin nên việc tính tốn lực nước cơng tác dự báo gặp nhiều khó khăn, mơ hình tính tốn mơ khơng với tình hình thực tế Đánh giá chung trạm đo hữu thưa thớt trạm đo mưa, mực nước chất lượng nước sử dụng cho việc giám sát cảnh báo ngập vận hành để tiêu ngập Chính cần thiết phải xây dựng mạng lưới giám sát cảnh báo có độ tin cậy cao nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển thành phố phát triển dịch vụ công nghiệp đại tương lai 3.4.3.2 Đề xuất mạng lưới giám sát trực tuyến (Online) cảnh báo ngập thành phố a) Mục tiêu mạng lưới giám sát Dựa vào Qui hoạch chống ngập thành phố phê duyệt để xây dựng hệ thống mạng lưới giám sát trực tuyến nhằm dự báo ngập vận hành cơng trình chống ngập cho tồn vùng kết hợp với mạng lưới đo hữu thành phố quốc gia (mưa, mực nước chất lượng nước) b) Nhiệm vụ hệ thống giám sát  Thu thập thơng tin để phân tích đánh giá trạng ngập úng chất lượng nước vùng dự án để đề xuất giải pháp vận hành hợp lý  Dự báo ngập mưa, triều lũ  Phát triển xây dựng mạng điều khiển giám sát cho hệ thống c) Cấu trúc hệ thống giám sát Hệ thống giám sát kết hợp với module chính:  Module thủy lực bao gồm đường ống nước hữu (mơ hình MOUSE) đấu nối với mạng lưới thủy lực kênh rạch hở (mơ hình MIKE 11)  Module Hệ thông tin GIS (ATLAS)  Module truyền, nhận xử lý liệu SCADA 105 Hình 12 Sơ đồ Hệ thống giám sát tích hợp  Module thủy lực Module thủy lực dùng để mô phương án vận hành dự báo chế độ dòng chảy, ngập vùng nghiên cứu, nhằm đề xuất phương án vận hành hiệu Hình 13 Sơ đồ thủy lực hệ thống kênh rạch TP Hồ Chí Minh vùng phụ cận 106 Để sử dụng cho việc mơ dịng chảy mạng lưới kênh rạch TP Hồ Chí Minh, mơ hình MIKE 11 sử dụng cơng cụ cho việc tính tốn dự báo Mơ hình MIKE11 mơ hình họ MIKE Viện Nước Môi trường Đan Mạch (DHI) lập cho mạng lưới kênh sông MIKE 11 gói phần mềm kỹ thuật chun mơn để mơ lưu lượng, chất lượng nước vận chuyển bùn cát cửa sông, sông, hệ thống tưới, kênh dẫn vật thể nước khác Modul thủy động lực (HD) phần trọng tâm hệ thống lập mô hình MIKE 11 hình thành sở cho hầu hết mô-đun bao gồm: Dự báo lũ, Tải khuếch tán, Chất lượng nước modul vận chuyển bùn lắng khơng có cố kết Modul MIKE11 HD giải phương trình tổng hợp theo phương đứng để đảm bảo tính liên tục động lượng (momentum) Các ứng dụng liên quan đến modul MIKE11 HD bao gồm:  Dự báo lũ vận hành hồ chứa  Các phương pháp mơ kiểm sốt lũ  Vận hành hệ thống tưới tiêu thoát bề mặt  Thiết kế hệ thống kênh dẫn  Nghiên cứu sóng triều dâng nước mưa sông cửa sông Đặc trưng hệ thống lập mơ hình MIKE 11 cấu trúc modul tổng hợp với nhiều loại modul thêm vào mô tượng liên quan đến hệ thống sơng Ngồi modul HD mô tả trên, MIKE bao gồm mô-đun bổ sung đối với: thủy văn, tải khuếch tán, chất lượng nước, vận chuyển bùn cát có cố kết (có tính dính), khơng có cố kết (khơng có tính dính) Mơ hình MOUSE DHI tính tốn hệ thống cấp nước ngầm tính tốn kết nối vào mạng kênh hở Kết tính toán thủy lực kênh hở biên MOUSE output MOUSE dòng chảy bên nhánh kênh  Module Hệ thông tin GIS Module hệ thông tin GIS giúp cho nhà quản lý biết rõ số liệu cơng trình, sở vật chất quản lý có nhìn tổng thể tình hình ngập sau trận mưa, lũ để đề giải pháp đắn kịp thời Hệ thông tin GIS Atlas chuyên đề, lập nhằm phục vụ cho công tác quản lý khai thác cơng trình nước khu vực, công cụ hỗ trợ 107 việc tìm kiếm, hiển thị, in ấn, cập nhật thơng tin liên quan đến sở hạ tầng thoát nước, thông tin mực nước, mưa, chất lượng nước, ngập, cách nhanh chóng, dễ dàng xác Ngồi cịn liên kết với module khác module thủy lực, module SCADA để thể thông tin trực tuyến không gian để giúp cho nhà quản lý xác định vị trí ngập diện tích ngập cách nhanh chóng Atlas xây dựng tảng phần mềm hệ thông tin địa lý (GIS) ArcView GIS 3.2 chạy Windows 9x/2000/NT/XP hãng ERSI (Mỹ) Để xây dựng hệ thông tin GIS cần phải thu thập đồ, số liệu trạng cơng trình vẽ thiết kế hệ thống Hình 14 Một chương trình mẫu hệ thơng tin GIS  Module SCADA Module SCADA trực tuyến giúp cho việc truyền dẫn thơng tin xác kịp thời giúp cho việc dự báo sớm cho việc vận hành tiêu nước bơm 108 SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) hiểu hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu Thuật ngữ SCADA sử dụng việc thu thập liệu từ đồng hồ đo, trạng thái bóng đèn, số vịng quay đếm encoder Ngày nay, trình sản xuất cơng nghiệp đại, thường có nhu cầu kết nối số lượng lớn thiết bị vào hệ thống với khoảng cách lớn Vấn đề truyền tin sử dụng để lệnh tiếp nhận thơng tin từ vị trí xa Hệ thống SCADA bao gồm việc thu thập thông tin, chuyển thông tin trung tâm để thực phân tích điều khiển cần thiết hiển thị thông tin cho nhiều người dùng; sau yêu cầu điều khiển chuyển xuống trở lại trình xử lý Trong hệ thống SCADA dù hay nhiều thực nguyên tắc như: làm việc với liệu thời gian thực, sử dụng số lượng lớn thông tin thừa (tần số cập nhật liệu cao), cấu trúc mạng, nguyên tắc hệ thống modul mở, thiết bị trữ để làm việc trạng thái “dự trữ nóng” Trong năm gần đây, thiết bị lập trình (PLC) phát triển mạnh mẽ, có nhiều hãng sản xuất khác cho phép kết nối nhiều thiết bị hệ thống SCADA Bên cạnh đó, phát triển cơng nghệ truyền dẫn mạnh mẽ giúp cao khả truyền tin hệ thống SCADA Ngày nay, hệ thống SCADA ứng dụng nhiều trình sản xuất cơng nghiệp mà cịn ứng dụng rộng rãi lĩnh vực nông nghiệp thủy lợi Trong hệ thống thuỷ lợi, SCADA đóng vai trị quan trọng việc thu thập thông tin hệ thống từ đưa định điều khiển kịp thời xác Cấu hình trạm đo bao gồm máy tính có kết nối internet, điều khiển, hình hiển thị HMI, cảm biến đo thiết bị cung cấp nguồn Cảm biến đo mực nước, chất lượng nước đo mưa có nhiệm vụ đo truyền tín hiệu tương tự dạng - 20mA hay số điều khiển Tại đây, điều khiển (CPU + module analog) tiến hành chuyển tín hiệu tương tự nhận sang dạng tín hiệu số tiến hành xử lý Sau liệu hiển thị lên hình HMI truyền máy tính để lưu vào sở liệu truyền 109 trung tâm điều khiển Bên cạnh đó, giá trị mực nước lượng mưa đo vượt giá trị cảnh báo xảy ngập úng điều khiển tiến hành điều khiển hệ thống bơm hoạt động Do đặc thù hệ thống thủy lợi mà trạm quan trắc cài đặt cho điều khiển đọc liệu theo khoảng thời gian khác như: 10 phút, 30 phút, Bên cạnh đó, theo dõi thông số theo thời gian thực cần thiết Các trạm đo kết nối với trung tâm điều khiển qua hệ thống internet để phục vụ cho việc giám sát q trình hoạt động tồn hệ thống Tại trung tâm điều khiển trang bị máy tính có kết nối internet để thu thập liệu từ trạm đo điều khiển hệ thống xảy ngập Hình 15: Cấu trúc trạm đo tự động Một phần mềm điều khiển máy chủ Trạm trung tâm dùng để kết nối thu thập liệu điều khiển hệ thống xây dựng với nhiều giao diện thân thiện dễ cho người sử dụng minh hoạ 110 Hình 16: Cấu hình hệ thống giám sát kiểm sốt ngập Hình 3.17: Giao diện Module SCADA 111 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Bài viết tập trung đúc kết số nguyên nhân gây nên ngập nước số điểm yếu hệ thống thoát nước TP Hồ Chí Minh, bên cạnh nguyên nhân khách quan địa hình thành phố trũng thấp, chịu ảnh hưởng nặng thủy triều tổ hợp bất lợi mưa, triều, lũ; cường độ mưa có xu hướng gia tăng khiến hệ thống cống bị tải gây ngập Bên cạnh nhân tố chủ quan người q trình thị hố, lấn chiếm kênh rạch … nguyên nhân dẫn đến tình trạng gia tăng mức độ ngập TP Hồ Chí Minh Vấn đề trở thành tốn khó khơng mặt kỹ thuật tính phức tạp hệ thống liên quan vốn đầu tư xây dựng lớn mà quản lý vận hành hệ thống cơng trình điều kiện thành phố Ngoài việc quản lý giáo dục ý thức người dân việc thực đóng góp vào vận hành hệ thống cơng trình cách hiệu q trình phấn đấu địi hỏi phải có đồng lịng tâm quyền người dân chất lượng sống Luận văn nghiên cứu đưa giải pháp cụ thể để cải thiện hệ thống thoát nước TP Hồ Chí Minh.các kết nghiên cứu trình bày luận văn hồn thiện để áp dụng việc giải vần đề liên quan đến hệ thống thoát nước thành phố, đặt biệt giải vần đề ngập lội Những đóng góp khoa học luận văn :  Đã nghiên cứu tổng thể trạng hệ thống thoát nước TP Hồ Chí Minh, tìm hiểu, phân tích nguyên nhân gây ngập úng ,và ảnh hưởng việc ngập úng chất lượng hệ thống thoát nước thành phố Hồ Chí Minh đến đời sống thị  Trên sở tham khảo tài liệu nước thông tin, viết internet, luận văn trình bày cách tương đồi chi tiết học kinh nghiệm việc xây dựng hệ thống thoát nước Tp.HCM, rút học, tìm hiểu nguyên nhân dẫn đến đề xuất giải pháp cải thiện hệ thống thoát nước  Đề xuất giải pháp công nghệ biện pháp thi công, giải pháp thiết kế, giải pháp qui hoạch mơ hình nước bền vững nhằm hồn thiện hệ thống nước thành phố, góp phần đưa hệ thống nước vào hoạt động 112 cách hiệu đáp ứng nhu cầu nước thị đáp ứng nhu cầu lâu dài tương lai Kiến nghị  Tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện mơ hình nước đại cho Tp Hồ Chí Minh để góp phần phát triển hệ thống thoát nước thành phố, đưa hệ thống thoát nước lên tầm cao đáp ứng tình hỉnh biến đổi khí hậu phức tạp  Phải xây dựng chế tạo nhiều điều kiện thuận lợi để tăng cường trao đổi hợp tác khoa học, công nghệ với tổ chức quốc tế, tổ chức phi phủ, Viện, trường Đại học phục vụ yêu cầu đào tạo nguồn nhân lực hợp tác nghiên cứu lĩnh vực quan trọng  Củng cố, mở rộng chuyên ngành đào tạo trường dạy nghề để nâng cao bổ sung chất lượng đào tạo công nhân ngành nước phục vụ yêu cầu quản lý, vận hành bảo dưỡng hệ thống thoát nước, nhà máy xử lý nước thải  Xây dựng chế môi trường hoạt động ngành thoát nước để thu hút cán khoa học đủ khả nghiên cứu phát triển công nghệ ứng dụng tiến khoa học, công nghệ tiên tiến giới  Nghiên cứu bổ sung thẩm quyền xử lý vi phạm hành quan tra phạm vi, chức quản lý nhà nước thuộc chuyên ngành thoát nước, chống ngập úng đô thị./ 113 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Việt Anh (2003), Thốt nước thị bền vững khả áp dụng cho Việt Nam, Hội thảo “Thốt nước thị bền vững”, Trung tâm KTMT ĐT&KCN (CEETIA), Trường Đại học Xây dựng - Trung tâm Kỹ thuật Nước Phát triển (WEDC), Đại học tổng hợp Loughborough, Anh quốc [2] Đoàn Cảnh, Dương Văn Trực (2006), Ứng dụng kỹ thuật sinh thái xây dựng hệ thống tiêu nước thị bền vững, Hội thảo “Thốt nước thị TP Hồ Chí Minh, ngun nhân & giải pháp” [3] Nguyễn Đỗ Dũng (2011), “Ngập lụt TP Hồ Chí Minh: Hướng tiếp cận mềm”, Tạp chí Quy hoạch Đơ thị số 4, [tr.14-16] [4] Nguyễn Đình Huấn, Nguyễn Lan Phương (2008) ,Giáo trình nước thị, Trường ĐH Bách Khoa, Đà Nẵng [5] Hồ Long Phi (2013), Qui hoạch tích hợp để kiểm sốt ngập thành phố Hồ Chí Minh, Báo cáo khoa học kiểm sốt ngập thành phố Hồ Chí Minh [6] Võ Khắc Trí (2003), Ứng dụng cơng nghệ thơng tin để đại hố cơng tác quản lý vận hành hệ thống thủy lợi ĐBSCL miền Đông Nam Bộ, Nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội [7] Kevin John Ripley (1989), The performance of jacked pipes [8] Các trang website: http://phattriendothi.vn/News/Item/145/26/vi-VN/vai-tro-cua-quy-hoach-do-thitrong-viec-giai-quyet-tinh-trang-ngap-lut-va-thich-ung-voi-bien-doi-khi-hautai-thanh-pho-ho-chi-minh.aspx http://www.vncold.vn/Web/Content.aspx?distid=136, http://petrotimes.vn/news/vn/xa-hoi/cac-diem-den-ngap-nuoc-tai-tp-hcm.html